1、 水润滑轴承研究进展 王靖 方晋摘 要：水润滑属于一种新型轴承润滑方式，具有环保性能较强、成本较低、维修难度较低等应用优势，因此现已经取代了传统的轴承油润滑方式，被广泛应用在船舶推进系统中。为此，本文首先分析了水润滑轴承结构设计研究进展，其次分析了水润滑轴承制作材料研究进展，以期为水润滑轴承设计及制作提供参考。关键词：水润滑轴承;结构设计;应用材料引言：在应用轴承油润滑方式时，船舶推进系统不但需要消耗大量的润滑油，还会导致润滑油泄漏问题，进而对海洋环境造成不必要的污染。基于此，大部分国家现已经应用水来代替润滑油发挥轴承润滑功能，不但能够有效减少轴承由于摩擦、振动、冲击等操作产生的磨损，还能够节约油料资源和保护海洋生态环境。1.水润滑轴承结构设计研究进展1.1水润滑轴承结构设计依据水润滑轴承结构设计基于轴与轴承高速相对运动形成的水膜，具体来讲，水膜能够将轴承摩擦面上的水带入到楔形间隙中，将摩擦面隔离开来，从而降低轴承的磨损程度。水润滑轴承结构设计难点为轴承衬套设计，目前普遍应用在轴套内侧挖设轴向沟槽的设计方式，这是因为轴向沟槽能够改善水润滑轴承的内部流场、降低轴承的径向跳动量、提高水膜的
2、润滑程度、提高轴承的冷却效率、提高轴承的抗磨损性能、有效排出润滑水中的泥沙等物质，但是同时也会降低轴承的承载性能。1.2板条结构水润滑轴承结构设计目前，板条结构水润滑轴承结构设计主要分为凸面型板条结构、凸面型板条结构、平面型板条结构3种，不同板条结构下，水润滑轴承的接触压力分布不同，使用场景和应用前景也不同，具体如下：凸面型轴承能够承受的接触压力最大，其次是平面型轴承，最后是凹面型轴承;平面型轴承在承受接触压力时的承载性能和润滑性能更为良好，产生的摩擦系数更小，因此是3种板条结构水润滑轴承中应用范围最为广泛的;凸面型轴承水膜的润滑程度更高，排出润滑水泥沙等物质的效率更高。1.3多沟槽水润滑轴承结构设计在船舶推进系统运行工艺允许的情况下，适当缩减水润滑轴承轴瓦橡胶层厚度，有利于动压润滑的形成，因此能够减小轴承的摩擦系数，进而增加轴承的应用寿命和耐磨性能。此外，基于流体动压润滑理论，可以得知水润滑轴承轴在运行过程会出现一定的偏心情况，这表示轴承的最低点并不是水膜的最大压力点，如果在轴承底部挖设轴向沟槽，可以在沟槽两侧较偏位置处设置橡胶板条，以此来推动水膜的形成，同时提高轴承的承载性能。1.
3、4螺旋槽水润滑轴承结构设计螺旋槽结构属于新型水润滑轴承结构，这是因为螺旋槽水润滑轴承在运行过程会产生漩涡效应，为润滑水泥沙等物质的排出提供了便利条件，能够进一步降低轴承的磨损程度。此外，相比较直槽水润滑轴承，螺旋槽水润滑轴承应力分布范围较大，因此轴承的径向跳动量更小，并且轴承橡胶衬层厚度越小，轴承的径向跳动量越小。2.水润滑轴承制作材料研究进展2.1陶瓷材料陶瓷具有耐热性能良好、热膨胀系数较小、比强度较高、抗腐蚀性能良好等应用优势，因此是现阶段应用频率较高的水润滑轴承制作材料。但是陶瓷材料在水润滑轴承制作中的应用同样具备一些不足之处，例如，脆性较大，这会降低轴承的抗磨损性能;硬度较高，这会增加轴承的磨损程度。SiC陶瓷材料制作而成的水润滑轴承能够在摩擦过程中产生SiO2，这种物质能够提高轴承的润滑性能，因此能够减小轴承的摩擦系数，并且有利于润滑水膜的形成。2.2石墨材料石墨具有抗腐蚀性能良好、化学性能稳定、耐高温性能良好等应用优势，但是在与海水接触的过程中容易发生偶件电极电位腐蚀现象，因此不适合应用在船舶推进系统中。经常应用在水润滑轴承制作中的石墨材料有纯碳石墨、浸酚醛树脂石墨等，近年
4、来出现了一种浸银石墨，其抗压强度超过了上述石墨材料，能够减小轴承的摩擦系数，提高轴承的耐磨性能，具有较为广阔的应用空间。2.3橡胶材料橡胶材料具有振动吸收能力良好、耐磨性能良好等应用优势，并且在水润滑轴承制作中还能够通过弹性变形能自动调节轴承位置，这有利于润滑水膜的形成。但是橡胶材料存在承载性能较差、冷却性能较差、耐高温性能较差等不足之处，这对其在水润滑轴承制作中的应用形成了一定限制。为了解决上述问题，可以选择在橡胶材料中添加石墨、碳纤维等材料使其成为改性橡胶材料，进而强化其在水润滑轴承中的应用性能;例如，添加碳纤维后，能够提高材料的强度和润滑性能;添加丁晴橡胶、陶土后，能够提高材料的定伸强度和扯断强度;添加丁晴橡胶、石墨、超高分子量聚乙烯后，能够降低材料的扯断永久变形程度和阿克隆磨耗量。2.4复合聚合物材料赛龙具有振动强度较高、抗塑性变形性能良好、弹性较高、耐磨性能良好、振动吸收能力良好等应用优势;据研究实验显示，在相同运行条件下，赛龙水润滑轴承的磨损量仅为橡胶水润滑轴承的50%。飞龙具有润滑性能良好、耐磨性能良好等应用优势，现已经被广泛应用在舵轴承制作中。超高分子量聚乙烯具有润滑性能良好、吸水膨胀率较低、能够回收再次利用等应用优势。由此可见，复合聚合物材料在水润滑轴承制作中的应用，能够普遍提高轴承的承载性能、抗冲击性能，并且能够适用于人工海水、自然海水、淡水多种润滑介质。结束语：由此可见，节约资源和环境保护现已经成为了船舶推进系统应用的重要趋势，水润滑轴承的应用则能够满足船舶推进系统的建设需求。具体来讲，水润滑轴承方式能够被应用在船艉主轴、泵等船舶推进系统机械结构中，进而提高这些机械结构的应用效率，同时减少船舶推进系统应用成本，产生可观的社会效益。参考文献：1宋强，范华涛，王瑞，等.深海水下装备水润滑轴承研究现状与进展J.船舶工程，2019，4111：125-130+136.2胡敬宁，薛岩，张德胜，等.海水淡化高压泵水潤滑轴承液膜压力分布J.排灌机械工程学报，2018，3203：235-241.3吴仁荣，林志强，吴书朗.泵用水润滑轴承的研发和应用J.水泵技术，2019，01：1-7+30.（重庆长江轴承股份有限公司，重庆 401336） -全文完-
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